§ 1. Хімія – природнича наука. Хімія у навколишньому світі | Хімія – шкільний курс

Хімія як природнича наука

Природа – це все, що нас оточує. Все, на чому зупиниться ваш погляд, є або витвором природи, або його створила людина. Людина завжди вивчала навколишній світ, вона розмірковувала над природними явищами, порівнювала властивості предметів, які спостерігала, шукала їх застосування у своєму житті – людина набувала знань про природу. За багато століть накопичилось чимало знань про природу, тому виникла необхідність їх розмежувати. Так утворились окремі науки: ботаніка, зоологія, фізика, астрономія, географія, хімія. Кожна наука розв’язує своє коло завдань. Усі разом вони дають змогу пізнати природу. Біологія вивчає рослинний, тваринний світ і людину. Що ж вивчає хімія? Хімія – одна з природничих наук. Вона вивчає речовини, закономірності їх перетворення і застосування.

Якщо кинути у ґрунт малюсіньку насінину, вона проросте і перетвориться на рослину. Рослина, у процесі росту із води, вуглекислого газу та інших речовин ґрунту під дією світла утворює білки, жири, вуглеводи, вітаміни, кисень. Ці речовини необхідні для життя тварин і людини. Кожна рослина – це ніби велика «фабрика» поживних речовин.

Дерево. З крихітної насінини виростає гігантська секвоя. Вона досягає заввишки більше як сто метрів, діаметр стовбура 11 метрів. З деревини одної секвої можна збудувати 50 будинків на 6 кімнат. Її кора вогнестійка як азбест. Живе це дерево близько 3000 років.

Як відбувається це дивне перетворення одних речовин на інші, ботаніка пояснити не може. Це завдання виконує хімія.

Хімія вивчає склад, будову і властивості речовин, а також процеси перетворення одних речовин в інші.

Життя є складним ланцюгом хімічних перетворень. Усі живі організми поглинають із навколишнього середовища одні речовини і виділяють інші, тому вивчення життєдіяльності організмів неможливе без вивчення хімічних процесів, що в них відбуваються.

Отже, всі біологічні процеси нерозривно зв’язані з хімічними перетвореннями, що постійно відбуваються в організмі. Кожен рух, думки, скорочення м’язів, забезпечення енергією пов’язане із складними хімічними перетвореннями в клітинах організму і навіть із припиненням життя, хімічні реакції в організмі не припиняються. Хімічні процеси забезпечують життя на землі.

Хімія – наука про речовини та їх перетворення.

Хімія тісно пов’язана із природничими науками. Між природничими науками немає чітких меж. Фізика, хімія і біологія тільки на перший погляд можуть здатися далекими одна від одної. Усі вони мають справу з природними об’єктами. Це відрізняє природничі науки від інших наук (історії, економіки), які вивчають те, що створено людиною. Наприклад, відкриття і вивчення властивостей атомів колись вважалося завданням хіміків. Однак із відомих на сьогоднішній день видів атомів частина відкрита фізиками, а частина – хіміками. Перетворення речовин завжди супроводжується фізичними явищами: виділенням або вбиранням світла, зміною стану речовин. Деякі фізичні явища – електричний струм, теплота, світло що виділяється під час згоряння речовин, також є результатом хімічних процесів.

Світлячки випромінюють холодне світло без втрат енергії.

Сучасна хімія досягла великих успіхів тому, що вона широко використовує фізичні і математичні методи. Для синтезу хімічних речовин вчені керуються точними математичними розрахунками, що дозволяє передбачити кінцевий результат. Хімія посідає центральне місце серед природничих наук. Вона поєднує фізичні та хімічні уявлення з біологічними і геологічними процесами, явищами живої та неживої природи. На стиках біології і хімії виникла біохімія, фізики і хімії – фізична хімія, хімії і географії – геохімія, хімії та астрономії – космохімія.

Сучасна наука розробила настільки досконалі способи розпізнавання речовин, що останні можна виявити навіть на інших планетах, зірках, кометах. У такий спосіб було виявлено водень на Сонці, вуглекислий газ – на Марсі, воду – на Юпітері. На сучасних хімічних заводах за роботою апаратів стежать комп’ютери. Хімія надає допомогу біологічним наукам, медицині у розв’язанні їхніх проблем. Природа єдина, тому ми завжди повинні пам’ятати про те, що неможливо розібратися в устрої навколишнього світу, занурившись тільки в одну з галузей людського знання.

Хімія у навколишньому світі

Чи доводилось чути вам такий вислів: «Хімія навколо нас»? Справді, важко уявити життя сучасної людини без великої кількості речей, до яких хімія має пряме відношення. У своєму повсякденному житті ми постійно використовуємо різноманітні речовини, наприклад воду, кухонну сіль, цукор, соду, вироби з металу, мийні засоби, засоби особистої гігієни, лаки, фарби, лікарські препарати. Нам необхідна їжа, одяг, взуття, засоби комфорту. Багато речовин є у природі у великій кількості, інших – небагато, але є і такі, які у природі не зустрічаються. Рослинний і тваринний світ дає найнеобхідніше для нашого існування – їжу. Одяг і взуття раніше виготовляли тільки з природних матеріалів – рослинних волокон, вовни і шкіри тварин. Тепер дедалі більше випускають виробів із штучних матеріалів, яких у природі немає. Їх виробляють на хімічних заводах з нафти, кам’яного вугілля та з природного газу. Цього навчила нас хімія.

З розвитком промисловості все більше зростає попит на матеріали, яких у вільному стані в природі не існує. Учені-хіміки вивчають природні та штучні речовини, процеси перетворення речовин. Вони виявляють причини і закономірності таких перетворень, досліджують особливості їх перебігу залежно від складу, будови і властивостей речовин, температури, тиску та інших чинників. Відкриття законів перетворення одних речовин в інші дає можливість керувати цими процесами, добувати необхідні речовини з наперед заданими властивостями.

Отож, предметом вивчення хімії є хімічні елементи, їхні сполуки, хімічні перетворення різноманітних сполук і ті закономірності, з якими ці перетворення пов’язані.

У наш час без розвитку хімії неможливий розвиток паливно-енергетичного комплексу, металургії, транспорту, зв’язку, будівництва, сфери побуту тощо. Хімічна індустрія постачає народному господарству велику кількість найрізноманітніших матеріалів. Розвиток сучасного хімічного виробництва тісно пов’язаний з розвитком електроніки, вимірювальної техніки та приладобудування. Хімія дає змогу розв’язувати багато проблем господарського життя суспільства в цілому й кожної людини зокрема. Без хімії сучасна цивілізація просто неможлива.

Однак слід пам’ятати, що тільки розумне використання знань з хімії сприятиме зростанню народного багатства. Навпаки, безконтрольне застосування хімічних речовин часто призводить до забруднення навколишнього середовища, що негативно впливає на життя рослин, тварин і людей.

Значення хімії для людини випливає із тих завдань, які вона розв’язує.

Завдяки хімії ми вміємо перетворювати речовини на такі, яких у природі немає або є дуже мало. Хімія годує, поїть, одягає, взуває, будує, добуває корисні копалини, дозволяє летіти у космос і опускатися на дно океанів. Сьогодні не можна назвати жодної сфери виробництва, де людина не стикалася б з хімією. Наше життя, здоров’я пов’язане з численними речовинами, що існують довкола, і хімічними процесами, які відбуваються довкола і всередині нас.

Знання з хімії широко використовуються в біології, медицині та інших галузях науки. Ученим, які працюють над виведенням нових сортів рослин, порід тварин, розкривають причини захворювань та розробляють методи їх лікування, необхідно знати хімію.

У сучасній хімії виділилось кілька самостійних напрямів, найважливішими з яких є неорганічна хімія, органічна хімія, хімія полімерів, аналітична хімія, біохімія, електрохімія, колоїдна хімія тощо.

Хімічна промисловість випускає кілька десятків тисяч найменувань речовин і матеріалів, які використовуються у легкій промисловості (виготовлення штучних шкір, волокон та тканин, синтетичного каучуку, косметики тощо), будівництві (розчинники, фарби, пластмаси, оздоблювальні деталі, клеї), харчовій промисловості (маргарин, сода, харчові барвники, стабілізатори кислотності, ароматизатори, підсолоджувачі, розпушувачі для тіста, фруктові есенції тощо), в радіоелектроніці, машино- та ракетобудуванні (матеріали з заданими властивостями, жаро- та хімічно стійкі, надчисті), нафтопереробці (виробництво бензину, мазуту).

Сільське господарство крім мінеральних добрив для підвищення врожайності культурних рослин отримує від хімічної промисловості пестициди, фунгіциди, стимулятори росту.

Медицина. Завдяки досягненням хімії став можливий синтез лікарських препаратів, спеціальних тканин (бактерицидні, кровоспинні), дезінфікуючих засобів, вітамінів, гормонів, штучних протезів.

У побуті широке застосування отримали синтетичні мийні засоби, пластмасові вироби, лаки, фарби, пасти різного призначення тощо.

Захист довкілля. У зв’язку з науково-технічним прогресом посилився вплив людини на природу, що спричинило негативні наслідки. Хімія допомагає розробити науково обґрунтовані методи природокористування та охорони довкілля.

Знання хімії необхідні всім людям, незалежно від фаху, з багатьох причин. По-перше, без них неможливе формування наукового світогляду; по-друге, ці знання забезпечують раціональну поведінку, а у багатьох випадках й безпеку у повсякденному житті; по-третє, вони є основою екологічних знань.

Підсумок

Хімія – наука про природу.

Що вивчає хімія?
Чому хімія належить до природничих наук?
Наведіть приклади природних і штучних речовин.
Яких правил поведінки слід дотримуватись у хімічному кабінеті?
У якому випадку вплив хімії на природу може бути негативним?
Назвіть продукти хімічної промисловості, які ви використовуєте у повсякденному житті.

Допитливим

Існує кілька версій походження слова «хімія». Уперше термін «хімія» згадується у трактаті, датованому приблизно 400 роком до н. е. У книжках чорної магії описувалися прийоми «таємного мистецтва», яке нібито викрав у Ноя син Хам і продав її єгипетським жерцям. Звідси й назва «Хамове ремесло».

Побутує думка, що назва «хімія» походить від слова «хемі», або «хума», яким стародавні єгиптяни називали свою країну а також нільський намул («гумус»). Звідси «хімія» – чорне, як земля, «єгипетське мистецтво», що має справу з різними мінералами, металами та іншими продуктами земних надр.

Слід зауважити, що і в давньогрецькій мові є чимало слів, подібних до «хімія». Так, слова «хімос», або «хюмос», означають «рідина», «сік», а «хіма», або «хюма» – «литво», а також «потік», «річка». Звідси: «хімія» – це наука, що вивчає розчини, а також виплавлення і лиття металів. Слово «хімевсис» означало «змішування» – необхідний процес у багатьох хімічних виробництвах.

Нині термін «хімія» вживають в таких значеннях:

як скорочену назву галузі промисловості (хімічна промисловість), що виготовляє необхідні для людини речовини;
як науку та навчальний предмет у школі та вищих навчальних закладах.